龙芯和飞腾新品即将面世 新一代“中国芯”如何？

　　据公开消息，龙芯和飞腾最新的产品都与去年年底开始流片，也就是说，新产品即将与国人见面。那么，在飞腾的ARM芯片和龙芯3A3000即将完成流片之时，笔者将从自主知识产权、裸CPU性能和软件方面对飞腾和龙芯上一代产品——飞腾1500A和龙芯3A2000做一个对比，特别是之前有媒体对比龙芯3A2000和飞腾1500A总体上比较客观，但在局部也有一些纰漏，笔者趁机在此做一下修正。

　　

　　|先从自主知识产权谈起

　　检验自主可控的标准——信息安全不受制于人，产业发展不受制于人。因此，这就必须做到具有指令集的发展权、微结构是自主设计、利润不受制于人等要素。

　　指令集的发展权

　　龙芯的指令集是loongISA，共有共1907条指令。

　　源自MIPS：

　　216条MIPS基础指令，获得永久授权。

　　311条DSP指令，获得永久授权。

　　自主指令：

　　MIPS基础指令扩展——148条loongEXT，

　　虚拟机扩展——5条loongVM指令，

　　二进制翻译扩展——213条loongBT，

　　向量指令扩展——1014条loongSIMD

　　显而易见，龙芯获得的是永久授权，并拥有自行扩展指令集的权力。另外龙芯还就此申请了100+专利。而在MIPS公司破产后，被ImaginaTIon收购，虽然在嵌入式芯片方面有P5600这样的产品，但至今却未曾开发高性能CPU，有步惠普收购康柏进而获得Alhpa的后尘之趋势。

　　这直接导致龙芯是MIPS阵营里唯一的高性能CPU，加上龙芯不失时机的向开源组织捐献了一批机器，致使一些开源软件以龙芯作为MIPS的代表做适配。

　　因此，在ImaginaTIon发展力度小+龙芯获得MIPS永久授权+自行扩展指令且申请专利+开源软件针对龙芯做适配，共同导致龙芯在指令集上受MIPS的钳制已然微乎其微，基本可以为认为走上了单飞的道路。

　　而国内ARM阵营IC设计公司仅仅能购买ARM64指令集，而无法买到ARM32位指令集授权，而且ARM64指令集授权期限为5年，没有自主扩展的权力，也仅仅能用于设计服务器芯片。

　　微结构是否自主设计

　　龙芯3A2000的微结构是GS464E，芯片代码均自主设计，除标准单元和Memory Compiler生产的RAM之外，不存在第三方IP。

　　而飞腾1500A的微结构是ARM Cortex A57。由于芯片的安全性、性能、功耗很大程度上取决于微结构，因此很难说飞腾1500A符合安全可控和自主知识产权的要求。当然，也有网络消息称飞腾1500A用的是飞腾自主设计的“小米”，与“火星”、“地球”是同一个微结构，但笔者认为此消息为谣传，具体原因在下文分析。

　　利润不受制于人

　　购买ARM指令集授权的价格非常昂贵，据笔者了解仅仅ARM64指令集每5年的授权费就高达上千万美元乃至近亿美元。而恰恰是如此高昂的授权费致使由U.C. Berkeley等几个大学推出RISC-V指令集，Google、惠普、Oracle、西部数据等公司成立RISC-V基金会的原因——

　　RISC-V指令集是一个没有专利问题和没有历史包袱的全新指令集，并且以BSD许可证发布。任何公司都可以在自己的产品中免费使用，而修改也无需再开源。

　　购买ARM IP核授权，比如ARM的A53或A57，集成自己的SOC，这种做法虽然能依附于AA体系，有利于市场化运营，能赚快钱，但在利润方面也被外商控制。因为在购买IP要支付授权费，每生产一片芯片还要支付专利费。而且每个环节做什么，有多少利润，在AA体系中已经形成潜规则，国内IC设计公司依附于AA体系基本上沦为外商的马仔。这也是国内ARM阵营IC设计公司虽然营业收入不低，但利润普遍不高的原因之一。相比之下，龙芯不仅不需要向MIPS公司购买IP，反而可以对外出售IP，海信、海尔就向龙芯购买了200万套IP用于智能家电和机顶盒。

　　下图为懒人包，简要概括了龙芯3A2000和飞腾1500A在知识产权方面的差别。

　　

　　飞腾1500A的微结构是A57

　　有网络消息称飞腾1500A用的是飞腾自主设计的“小米”，与“火星”、“地球”是同一个微结构，不过笔者认为此消息为谣传，主要有以下几点：

　　1、时间上来不及

　　众所周知，如果一款CPU从头开始设计，研发周期一般要3年，而如果像海思、展讯那样购买ARM的IP授权做集成，研发周期也要1年至2年，而飞腾在购买ARM 64位指令集授权后，不到2年的时间里就拿出了飞腾1500A，就开发周期来看，飞腾1500A这款芯片很有可能是直接采用ARM Cortex A57。

　　2、飞腾1500A与“火星”的SPEC2006测试成绩差距过大

　　根据第三方测试，飞腾1500 spec06测试的整数为10（@1.8G），换算一下就是5.5/G，而根据飞腾在2015年的发布后上公布的消息，“小米”的测试结果是9.6/G，虽然不谈测试环境的SPEC测试跑分都是耍流氓——因为不同的测试环境的原因，SPEC测试分数会有一定浮动，但74.5%的跑分差距实在过于骇人——即便是技术实力强如Intel，在拥有ICC的神优化，以及向量指令优化等因素的情况下，也只能是自己CPU的spec06测试整数跑分增加40%。因此，笔者认为飞腾1500A的微结构并非“小米”。

　　3、时间对不上

　　据公开消息，飞腾1500A在2014年流片，2015年与体制内单位签订的合同标为1000万元，而“小米”和“火星”目前还依旧在流片。在发布会上，火星的SPEC06测试也只有模拟器成绩，而非实物。

　　4、ARM在指令集授权中会配套一个内核

　　虽然飞腾和ARM的合同上没有购买IP内核授权的内容，但由于ARM在做指令集授权的时候都会给出配套的一个内核参考。因此，有人以合同没写明购买IP核，所以飞腾1500A的微结构为自主设计的辩解无法成立。

　　当然以上都是笔者的猜测。鉴于飞腾1500A已经商用，希望飞腾能公开飞腾1500A的用户手，提供内部寄存器等定义资料。效法龙芯将CPU的用户手册和技术资料放在网上供国人自由下载，以打消国人的疑惑。